(57)【要約】【課題】  エンジン速度に応じて検出情報の選択を最適化する。【解決手段】  ホイール７０の第１の歯を検出して第１の信号を発生し、ホイール７２の第２の歯を検出して第２の信号を発生し、第１および第２の信号を検出情報としてコントローラに送出し、各ホイールの回転速度を決定し、第１および第２の信号を用いて各ホイール間の位相差を生成し、各ホイール間の位相差を一定の位相測定値と比較するとともに、各ホイール間の位相差を変更し、回転速度を所定の閾値の回転速度と比較して、閾値の回転速度に到達したかどうかを決定する。閾値の回転速度に到達したときに、第１および第２の歯が検出され、第１および第２の信号が、少なくとも一つの歯について発生するとともに少なくとも一つの他の歯については飛ばされている。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々のエンジン速度においてコントローラに送出される検出情報の量を変更するための方法であって、
ａ）第１の回転部材の外周上において第１の前側縁部および第２の後側縁部を有する少なくとも一つの突出部を検出する工程と、
ｂ）第１の回転部材に駆動連結された第２の回転部材の外周上において第１の前側縁部および第２の後側縁部を有する少なくとも一つの突出部を検出する工程と、
ｃ）第１の回転部材の突出部を表す第１の信号を発生する工程と、
ｄ）第２の回転部材の突出部を表す第２の信号を発生する工程と、
ｅ）第１および第２の信号を検出情報としてコントローラに送出する工程と、
ｆ）第１および第２の回転部材の回転速度を決定し、第１および第２の信号を用いて第１および第２の回転部材間の位相差を生成する工程と、
ｇ）第１および第２の回転部材間の位相差を一定の位相測定値と比較する工程と、
ｈ）第１および第２の回転部材間の位相差を変更する工程と、
ｉ）回転速度を、前側縁部または後側縁部のいずれかが報告される閾値の回転速度と比較する工程と、
ｊ）閾値の回転速度に到達したかどうかを決定する工程とを備え、
閾値の回転速度に到達したときに、第１の回転部材および第２の回転部材の突出部の前側縁部または後側縁部のいずれかについて、第１または第２の信号が生成されるようになっている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、
第１の回転部材がカムシャフトであり、第２の回転部材がクランクシャフトである、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１において、
閾値の回転速度がエンジン高速回転数である、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
種々のエンジン速度においてコントローラに送出される検出情報の量を変更するための方法であって、
ａ）第１の回転部材の外周上において第１の複数の歯を検出する工程と、
ｂ）第１の回転部材に駆動連結された第２の回転部材の外周上において第２の複数の歯を検出する工程と、
ｃ）第１の回転部材の第１の複数の歯を表す第１の信号を発生する工程と、
ｄ）第２の回転部材の第２の複数の歯を表す第２の信号を発生する工程と、
ｅ）第１および第２の信号を検出情報としてコントローラに送出する工程と、
ｆ）第１および第２の回転部材の回転速度を決定し、第１および第２の信号を用いて第１および第２の回転部材間の位相差を生成する工程と、
ｇ）第１および第２の回転部材間の位相差を一定の位相測定値と比較する工程と、
ｈ）第１および第２の回転部材間の位相差を変更する工程と、
ｉ）第１および第２の複数の歯が検出され、第１および第２の信号が少なくとも一つの検出歯について発生するとともに少なくとも一つの他の検出歯については飛ばされている閾値の回転速度と回転速度とを比較する工程と、
ｊ）閾値の回転速度に到達したかどうかを決定する工程とを備え、
閾値の回転速度に到達したときに、第１および第２の複数の歯が検出され、第１および第２の信号が、少なくとも一つの歯について発生するとともに、少なくとも一つの他の歯については飛ばされている、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４において、
第１の回転部材がカムシャフトであり、第２の回転部材がクランクシャフトである、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４において、
閾値の回転速度がエンジン高速回転数である、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable camshaft timing）システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、ＶＣＴシステムにおいて、過剰な入力を受け取るための割込みスイッチングおよび歯飛びを含む方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の性能は、エンジンの種々のシリンダのインテークバルブを駆動するカムシャフトと、エグゾーストバルブを駆動するカムシャフトという２本のカムシャフトを使用することによって改良することが可能である。
【０００３】
典型的には、このようなカムシャフトの一方は、第１のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第１のベルト駆動装置を介してエンジンのクランクシャフトによって駆動され、他方のカムシャフトは、第２のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第２のベルト駆動装置を介して、前記一方のカムシャフトによって駆動される。あるいは、双方のカムシャフトが、単一のクランクシャフトにより駆動されるチェーン駆動装置またはベルト駆動装置により運転される。
【０００４】
２本のカムシャフトを備えたエンジンの性能は、エグゾーストバルブに対するインテークバルブの運転の点からまたはクランクシャフトの位置に対する各バルブの位置の点からエンジンタイミングを変更するために、一方のカムシャフト（通常はインテークバルブ駆動用のカムシャフト）の他方のカムシャフトおよびクランクシャフトに対する位置関係を変えることによって、アイドル運転の質、燃費、低減排気ガスおよび上昇トルクの観点からさらに改良を加えることが可能である。
【０００５】
引用することによってすべて本明細書の中に含まれる以下の米国特許により開示された情報を考慮することは、本発明の背景を探るのに有用である。
米国特許第 5,002,023号は、本発明の分野におけるＶＣＴシステムについて記述している。このシステムの液圧装置は、適切な作動流体要素を備えるとともに逆方向に作用する一対の液圧シリンダを有している。
【０００６】
作動流体要素は、作動流体を一方のシリンダから他方のシリンダにまたはその逆方向に選択的に移送しており、これにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの周方向位置をアドバンスさせまたはリタードさせている。制御システムは、一方または他方のシリンダからの作動流体の排出がバルブ内のスプールを中央位置つまり零位置から一方向または他の方向に移動させることによって行われる制御バルブを使用している。
【０００７】
スプールの移動は、スプールの一端に作用する制御液圧Ｐc の増加または減少に応じて、さらにスプリングの一端に作用する液圧と他端に作用する圧縮スプリングによる機械的な押付力との間の関係に応じて、生じる。
【０００８】
米国特許第 5,107,804号は、本発明の分野における他のタイプのＶＣＴシステムについて記述しており、このシステムの液圧装置は、囲繞されたハウジング内にローブを備えたベーンを有している。このベーンは、上述の米国特許第 5,002,023号により開示された逆方向作用のシリンダに取って代わっている。
【０００９】
ベーンは、ハウジング内でローブの一方の側から他方の側にまたはその逆方向に作動流体を移動させることによりハウジングに対してベーンを一方の側から他方の側に振動させる適切な作動流体要素を有しており、ベーンはハウジングに対して振動可能つまり周方向に移動可能に構成されている。このようなベーンの振動は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位置をアドバンスまたはリタードさせるのに効果的なものである。
【００１０】
このＶＣＴシステムの制御システムは、米国特許第5,002,023号に開示されたものと同一であって、スプールバルブに作用する同種の力に反応する同一タイプのスプールバルブを使用している。
【００１１】
米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号はいずれも、スプールの一端に作用する液圧による力とスプールの他端に作用する機械的な力とを釣り合わせようとする試みによって発生する、上述したタイプのＶＣＴシステムの問題に取り組んでいる。米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号の双方に開示された改良制御システムは、スプールの両端に作用する液圧による力を利用している。
【００１２】
スプールの一端に作用する液圧による力は、最大液圧Ｐs でエンジンオイルギャラリから直接供給される作動流体に起因している。スプールの他端に作用する液圧による力は、減圧Ｐc 下でＰＷＭソレノイドからの作動流体に反応して作用する液圧シリンダまたはその他の倍力装置に起因している。
【００１３】
スプールの対向端の各々に作用する力が元々同じ作動流体に基づいた液圧であるため、作動流体の圧力または粘性の変化は自己否定的なものであって、スプールの中央位置または零位置には影響を与えない。
【００１４】
米国特許第 5,289,805号は、改良されたＶＣＴ方法を提供している。この方法は、所定の設定値を追跡する挙動を生じさせる液圧ＰＷＭスプール位置制御および進んだ制御アルゴリズムを利用している。
【００１５】
米国特許第 5,361,735号においては、カムシャフトが、非振動の回転のために一端に固定されたベーンを有している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なタイミングベルト駆動のプーリを有している。ベーンは、プーリの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。カムシャフトは、通常の運転中に発生するトルクパルスに反応して変化する傾向がある。
【００１６】
カムシャフトは、エンジン制御ユニットからの信号に反応して制御バルブのバルブ本体内でのスプールの位置を制御することによって、凹部からのエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスしまたはリタードするようになっている。スプールは、好ましくはステッピングモータ型の電気モータによって回転させられるロータリー・リニア運動移動手段によって一定の方向に付勢されている。
【００１７】
米国特許第 5,497,738号は、ＶＣＴシステムの実施態様で利用された最大液圧Ｐs においてエンジンオイルギャラリから直接供給された作動流体に起因してスプールの一端に作用する液圧による力を除去する制御システムについて開示している。
【００１８】
ベントスプールの他端に作用する力は、好ましくは可変力ソレノイド型の電気機械的アクチュエータによるものであり、この力は、種々のエンジンパラメータを監視するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から出力された電気信号に反応してベントスプールに直接作用している。
【００１９】
ＥＣＵは、カムシャフト位置およびクランクシャフト位置に対応するセンサ信号を受け取り、この位置情報を利用して相対位相角を計算する。好ましくは、位相角誤差を補償するクローズドループフィードバックシステムが採用されている。可変力ソレノイドの使用が、緩慢な動的応答性の問題を解決する。
【００２０】
このような装置は、スプールバルブの機械的応答性と同程度に速くなるように設計でき、確かに従来の完全液圧差圧制御システムよりもずっと速くなっている。応答性が速くなることにより、増加したクローズドループゲインを使用することができ、これにより、構成要素の許容誤差および運転環境に対してシステムがそれほど敏感でないようにすることが可能である。
【００２１】
米国特許第 5,657,725号は、駆動のためにエンジンオイル圧を利用する制御システムを示している。このシステムは、ベーンが一端に固定されたカムシャフトを有しており、ベーンはカムシャフトとともに回転可能でカムシャフトに対して振動しないようになっている。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトとともに振動するハウジングを有している。
【００２２】
ベーンは、ハウジングの対向凹部内に受け入れられた対向ローブを有している。ベーンおよびハウジングが相対的に振動でき、これにより、カムシャフトの位相がクランクシャフトの位相に対して変化するように、凹部はローブよりも周方向長さが長くなっている。カムシャフトは、通常の運転中に受けるエンジンオイル圧および（または）カムシャフトトルクパルスに反応して方向を変える。
【００２３】
エンジン運転状態を示すエンジン制御ユニットからの信号に反応してスプールバルブ本体内のスプールの位置を制御することによって、カムシャフトは、凹部からリターンラインを通るエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスまたはリタードすることができる。
【００２４】
スプールは、エンジン制御ユニットからの信号に反応してその対向端に作用する液圧による力を制御することによって、選択的に配置される。ベーンは、回転中にカムシャフトが受ける一方向の摩擦トルクに対して反作用の力を作用させるように、最も端の位置に付勢されている。
【００２５】
米国特許第 6,247,434号は、エンジンオイルによって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。このシステム内には、カムシャフトに同期して回転するようにハブがカムシャフトに固定されている。また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。
【００２６】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働する。ドリブンベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの内面と協働する。ロック装置は、油圧に反応して、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。また制御装置が、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００２７】
米国特許第 6,250,265号は、内燃機関のためのアクチュエータロック機構を備えた可変バルブタイミングシステムを示している。この可変バルブタイミングシステムは、ベーンが固定されたカムシャフトを有しており、ベーンは、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動しないようになっている。
【００２８】
ベーンは、周方向に延びかつ半径方向外方に延びる複数のローブを有している。ベーンは、各ローブに対応する複数の凹部を有する環状ハウジングによって囲繞されており、各ローブは、対応する各凹部に受け入れられている。ハウジングがカムシャフトおよびベーンとともに回転しているときにベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動を許容するように、各凹部は、ローブの周方向長さよりも長い周方向長さを有している。
【００２９】
ベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動は、ローブの対向側の各凹部内の加圧エンジンオイルによって励起されている。好ましくは、凹部内の油圧は、運転中のカムシャフトの回転時に、カムシャフトのトルクパルスから一部引き出されている。環状ロックプレートは、カムシャフトおよび環状ハウジングと同芯に配置されている。
【００３０】
また、環状ロックプレートは、ロックプレートが環状ハウジングと係合してベーンに対する周方向の動きを防止する第１の位置と、ベーンに対する環状ハウジングの周方向の動きを許容する第２の位置との間で、カムシャフトの長手方向の中心軸に沿って環状ハウジングに対して移動可能になっている。ロックプレートは、第１の位置に向かってスプリングにより付勢されるとともに、エンジンオイル圧により、第１の位置から離れて第２の位置に向かって押圧される。
【００３１】
ロックプレートは、エンジンオイル圧がスプリングの付勢力に打ち勝つほど十分に高いときに、これは環状ハウジングおよびベーンの相対位置を変化させるように要求される唯一のときであるが、カムシャフトを挿通する流路によって第２の位置にさらされる。ロックプレートの移動は、クローズドループ制御システムまたはオープンループ制御システムを介して、エンジン電子制御ユニットにより制御されている。
【００３２】
米国特許第 6,263,846号は、ベーン型可変カムシャフトタイミングシステムのための制御バルブを示している。この制御バルブは、カムシャフトおよびこれに固定されてカムシャフトとともに回転するハブを有する内燃機関を含んでいる。また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、ハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。
【００３３】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向内方に配置されており、ハブとともに協働する。ドリブンベーンは、ハウジングと協働するようにハブ内において半径方向外方に配置されている。また、ドリブンベーンは、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバを周方向に交互に限定するように、ドライブベーンと周方向に交互に配置されている。
【００３４】
ハブに対するハウジングの振動を制御するための構成は、電子エンジン制御ユニットと、電子エンジン制御ユニットに反応してアドバンスチャンバに対するエンジンオイル圧を調整するアドバンス制御バルブとを有している。
【００３５】
電子エンジン制御ユニットに反応するリタード制御バルブは、リタードチャンバに対してエンジンオイル圧を調整する。アドバンス通路は、アドバンス制御バルブおよびアドバンスチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。リタード通路は、リタード制御バルブおよびリタードチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。
【００３６】
米国特許第 6,311,655号は、ベーン取付けのロックピストン装置を有する多数位置可変カムタイミングシステムを示している。カムシャフトおよび可変カムシャフトタイミングシステムを有する内燃機関において、ロータはカムシャフトに固定されるとともに、カムシャフトに対して回転可能で振動しないように構成されている。
【００３７】
ハウジングは、ロータを囲繞するとともに、ロータおよびカムシャフトの双方に対して回転可能になっており、さらに、最リタード位置および最アドバンス位置間においてロータおよびカムシャフトの双方に対して振動可能になっている。
【００３８】
ロック装置は、ロータまたはハウジングのいずれか一方の内部に設けられるとともに、最リタード位置、最アドバンス位置およびこれらの間の位置において、ロータまたはハウジングのいずれか他方に係脱可能に係合しており、ロータおよびハウジング間の相対運動を防止している。
【００３９】
ロック装置は、ロータをハウジングに固定するために、キーとその逆側に設けられたセレーションとを備えたロックピストンを有している。制御装置は、ハウジングに対するロータの振動を制御する。
【００４０】
米国特許第 6,374,787号は、エンジンオイル圧によって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。ハブがカムシャフトに同期して回転するようにカムシャフトに固定されている。ハウジングは、ハブを囲繞しており、ハブおよびカムシャフトとともに回転するとともに、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動するようになっている。
【００４１】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働している。ドリブンベーンは、ハブ内において半径方向に配置されており、ハウジングの内面と協働している。油圧に反応するロック装置は、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。制御装置は、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００４２】
米国特許第 6,477,999号は、非振動の回転のために、その一端にベーンが固定されたカムシャフトを示している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なスプロケットを有している。ベーンは、スプロケットの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。
【００４３】
凹部は、ベーンおよびスプロケットが互いに振動するのを許容するように、ローブよりも大きな周方向長さを有している。カムシャフトの位相は、通常の運転中に受けるパルスに反応して変化する傾向がある。
【００４４】
カムシャフトの位相は、制御バルブのバルブ本体内におけるスプールの位置を制御して、凹部からの加圧作動流体（好ましくはエンジンオイル）の流れを選択的に阻止しまたは許容することにより、アドバンスまたはリタード方向という一定の方向にのみ変化するように許容されている。
【００４５】
スプロケットは、カムシャフトの回転軸から離れて該回転軸に平行に延びる貫通通路を有している。ピンは、通路内にスライド可能に設けられており、ピンの自由端が通路を越えて突出する位置までスプリングによって弾性的に付勢されている。ベーンは、ポケットを有するプレートを備えており、該ポケットは所定のスプロケットの通路と整列している。
【００４６】
ポケットは作動流体を受け入れており、流体圧が通常の運転レベルにあるとき、ポケット内には、ピンの自由端がポケットに入らないようにするのに十分な圧力がある。その一方、液圧レベルが低いときには、ピンの自由端がポケット内に入り、カムシャフトおよびスプロケットと所定の向きに係合する。
【００４７】
米国特許出願公開第2003/0230264号は、内燃機関の可変カムタイミングを補償するための方法について教示している。この方法は、ａ）周期的なクランクパルス信号を提供する工程と、ｂ)周期的なカムパルス信号を提供する工程と、ｃ）内燃機関の速度がＺ位相値により一時的な変化を生じさせるところのセグメントを決定する工程と、ｄ）セグメントをサブセグメントに分割する工程と、ｅ）サブセグメント内で複数のポイントを有するＺ位相値を計算する工程とを備えている。
【特許文献１】米国特許第 5,002,023号明細書
【特許文献２】米国特許第 5,107,804号明細書
【特許文献３】米国特許第 5,172,659号明細書
【特許文献４】米国特許第 5,184,578号明細書
【特許文献５】米国特許第 5,289,805号明細書
【特許文献６】米国特許第 5,361,735号明細書
【特許文献７】米国特許第 5,497,738号明細書
【特許文献８】米国特許第 5,657,725号明細書
【特許文献９】米国特許第 6,247,434号明細書
【特許文献１０】米国特許第 6,250,265号明細書
【特許文献１１】米国特許第 6,263,846号明細書
【特許文献１２】米国特許第 6,311,655号明細書
【特許文献１３】米国特許第 6,374,787号明細書
【特許文献１４】米国特許第 6,477,999号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第2003/0230264号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
上述した内燃機関においては、クランクパルス信号やカムパルス信号のような検出情報がとくに高速回転時に過剰になるため、このような過剰な入力の処理の仕方が問題となるが、従来の装置においては、エンジン速度に応じた適切な処理がなされているとはいえなかった。
【００４９】
本発明は、内燃機関のような回転システムにおいて、エンジン速度に応じて検出情報の選択の最適化を行える検出情報受取方法を提供する、言い換えれば、エンジン速度に応じて検出情報の選択を最適化できるような、コントローラに送出される検出情報の量の変更方法を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
請求項１の発明は、種々のエンジン速度においてコントローラに送出される検出情報の量を変更するための方法であって、以下の工程から構成されている。
ａ）第１の回転部材の外周上において第１の前側縁部および第２の後側縁部を有する少なくとも一つの突出部を検出する工程。
ｂ）第１の回転部材に駆動連結された第２の回転部材の外周上において第１の前側縁部および第２の後側縁部を有する少なくとも一つの突出部を検出する工程。
ｃ）第１の回転部材の突出部を表す第１の信号を発生する工程。
ｄ）第２の回転部材の突出部を表す第２の信号を発生する工程。
ｅ）第１および第２の信号を検出情報としてコントローラに送出する工程。
ｆ）第１および第２の回転部材の回転速度を決定し、第１および第２の信号を用いて第１および第２の回転部材間の位相差を生成する工程。
ｇ）第１および第２の回転部材間の位相差を一定の位相測定値と比較する工程。
ｈ）第１および第２の回転部材間の位相差を変更する工程。
ｉ）前側縁部または後側縁部のいずれかについて報告される閾値の回転速度と上記ｆ）における回転速度とを比較する工程。
ｊ）閾値の回転速度に到達したかどうかを決定する工程。
そして、閾値の回転速度に到達したときに、第１の回転部材および第２の回転部材の突出部の前側縁部または後側縁部のいずれかについて、第１または第２の信号が生成されるようになっている。
【００５１】
請求項４の発明は、種々のエンジン速度においてコントローラに送出される検出情報の量を変更するための方法であって、以下の工程から構成されている。
ａ）第１の回転部材の外周上において第１の複数の歯を検出する工程。
ｂ）第１の回転部材に駆動連結された第２の回転部材の外周上において第２の複数の歯を検出する工程。
ｃ）第１の回転部材の第１の複数の歯を表す第１の信号を発生する工程。
ｄ）第２の回転部材の第２の複数の歯を表す第２の信号を発生する工程。
ｅ）第１および第２の信号を検出情報としてコントローラに送出する工程。
ｆ）第１および第２の回転部材の回転速度を決定し、第１および第２の信号を用いて第１および第２の回転部材間の位相差を生成する工程。
ｇ）第１および第２の回転部材間の位相差を一定の位相測定値と比較する工程。
ｈ）第１および第２の回転部材間の位相差を変更する工程。
ｉ）第１および第２の複数の歯が検出され、第１および第２の信号が少なくとも一つの検出歯について発生するとともに少なくとも一つの他の検出歯については飛ばされている閾値の回転速度と上記ｆ）における回転速度とを比較する工程。
ｊ）閾値の回転速度に到達したかどうかを決定する工程。
そして、閾値の回転速度に到達したときに、第１および第２の複数の歯が検出され、第１および第２の信号が、少なくとも一つの歯について発生するとともに、少なくとも一つの他の歯については飛ばされている。
【００５２】
請求項２および５の発明では、第１の回転部材がカムシャフトであり、第２の回転部材がクランクシャフトである。
【００５３】
請求項３および６の発明では、閾値の回転速度がエンジン高速回転数である。
【００５４】
本発明においては、駆動連結された第１および第２の回転部材の周囲に沿って特性の変化を検出するように配置される一組のセンサを提供し、センサによって検出された検出情報を受け取るためのコントローラを提供し、回転部材の回転速度を決定し、検出情報を選択的に用い、それにより、種々の回転速度で種々の量の検出情報を用いるようにしている。
【００５５】
上記特性のいくつかは、センサホイールの立ち上がりエッジ部または立ち下がりエッジ部、あるいはセンサホイールの歯のいくつかを飛ばす歯飛びを含んでいる。
【００５６】
本発明においては、回転システムの動的範囲を測定するための向上した適応性を提供する方法が含まれている。
【００５７】
タイミングベルトまたはタイミングチェーンのような駆動連結手段を介して実質的に一体となって回転する回転部材を有する装置において、各回転部材の周囲の特性を検出する一組のセンサからのアップデートを受け取るためのコントローラが配置されている。低速回転におけるアップデートの数を増加させるとともに、高速回転におけるアップデートを減少させるための方法が提供されている。
【００５８】
埋設型制御ＶＣＴシステム（Embedded Control VCT System）のための一組の入力捕捉方法が提供されており、この場合には、一組のセンサから発生した最適な量の情報がコントローラに送出されている。
【００５９】
埋設型マイクロプロセッサに送出される情報の速度をアップデートするための適応性を有する手段が提供される方法および装置が提供されている。
【００６０】
入手可能な情報の中から関連する一組のパルスホイールによって発生する情報を選択するための方法および装置が提供されている。
【００６１】
回転システムの動的範囲を測定するための向上した適応性を提供する方法が含まれている。この場合には、現存するハードウエアを変更する必要がなく、複数のエンジン速度においてマイクロコンピュータのための情報の選択を最適化するように、コンピュータプログラムを機械に適用するのに適した方法のみが変更されている。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、エンジン速度と連動する回転部材の回転速度に応じて検出情報を選択的に用いるようにしたので、コントローラに送出される検出情報の量を変更でき、検出情報の選択を最適化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１には、本発明に適したフィードバックループが示されている。本発明が他の構造にも適用可能であるということが注目される。フィードバックループの制御目的は、スプールバルブを零位置におくことにある。
【００６４】
言い換えれば、その目的は、スプール１４が零位置に静止した状態において、ＶＣＴ機構がセットポイント１２によって与えられる位相角に配置されるように、位相器（図示せず）の２つの流体保持チャンバ間において流体が流れないようにすることである。
【００６５】
このようにして、ＶＣＴ機構が正規の位相位置におかれ、位相の変化速度がゼロになる。ＶＣＴ機構の動的状態を利用する制御コンピュータプログラム製品が、上記状態を達成するのに用いられている。
【００６６】
ＶＣＴクローズドループ制御機構は、カムシャフト位相変化θ0１６を測定して、これを所望のセットポイント１２と比較することによって、実現されている。ＶＣＴ機構は、位相器がセットポイント１２によって決定される位置を獲得するように、調整されている。
【００６７】
制御法則１８は、セットポイント１２を位相変化θ0１６と比較する。比較結果は、スプール１４を位置決めするためにソレノイド２０に対して命令信号を出力するための基準として用いられる。このようなスプール１４の位置決めは、位相誤差（セットポイント１２および位相変化θ0１６間の差）が零でないときに発生する。
【００６８】
スプール１４は、位相誤差がマイナス（つまりリタード）であれば、第１の方向（たとえば右方）に向かって移動し、位相誤差がプラス（つまりアドバンス）であれば、第２の方向（たとえば左方）に向かって移動する。
【００６９】
現行の位相測定システムを備えたリタードは大きな値を生じ、アドバンスは小さな値を生じるということが注目される。位相誤差が０のとき、ＶＣＴ位相は、セットポイント１２と等しくなり、スプールバルブ内で流体が流れないようにスプール１４が零位置におかれる。
【００７０】
ＶＣＴシステムにおけるカムシャフト測定パルスおよびクランクシャフト測定パルスは、それぞれカムシャフトパルスホイール２２およびクランクシャフトパルスホイール２４によって発生する。図示しないクランクシャフトおよびカムシャフトが回転すると、ホイール２２，２４が各シャフトとともに回転する。
【００７１】
各ホイール２２，２４は、センサにより発生する測定パルスに応じてセンサにより検出されて測定される歯を有している。測定パルスは、カムシャフト測定パルスセンサ２２ａおよびクランクシャフト測定パルスセンサ２４ａによって検出される。検出されたパルスは、位相測定装置２６によって用いられる。次に、測定位相の差が決定される。
【００７２】
カムシャフトおよびクランクシャフト間の位相は、連続したクランク−カム間のパルスからの時間を全回転時間で割って３６０°を乗じたものとして定義される。測定位相は、θ０１６で表される。次に、この位相は、所望のスプール位置に到達するために、制御法則１８に供給される。
【００７３】
コントローラ１０は、制御法則１８および位相測定装置２６を備えたものとして定義してもよい。さらに、コントローラ１０は、データおよびインストラクションを格納するのに用いられるメモリ２８に対してアクセス可能である。メモリ２８は、コントローラ１０の内部または外部のいずれかに設けられていてもよい。
【００７４】
クローズドループの制御法則１８は、米国特許第 5,184,578号に記述されており、当該米国特許は引用することによって本明細書中に含まれている。制御法則の簡略化されたものが図２に示されている。測定位相２６は、比例積分（ＰＩ）処理が行われるブロック３０において最初制御法則１８の影響を受ける。ＰＩ処理は、２つのサブ処理の和である。第１のサブ処理は増幅を含み、第２のサブ処理は積分を含んでいる。
【００７５】
測定された位相は、ブロック３２においてさらに位相補償の影響を受ける。ここでは、制御信号は、アクチュエータ（この例では、可変力ソレノイド）を駆動するように送出される前に、制御システム全体の安定性を向上させるように調整される。
【００７６】
図３は、図示しない車両の４バルブエンジン４０に設置された可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable cam timing）装置の構造を概略的に示している。エンジン４０は、インテークカムシャフト４１と、エグゾーストカムシャフト４２と、インテークカムシャフト４１に取り付けられた第１の駆動機構としての第１の位相器（以下、「第１のＶＣＴ」と称する）４３と、クランクシャフト４５と、エグゾーストカムシャフト４２に取り付けられた第２の駆動機構としての第２の可変バルブタイミング機構（以下、「第２のＶＣＴ」と称する）とを備えている。
【００７７】
図示していないが、エンジン４０は、シリンダブロックと、その上に配置されたシリンダヘッドと、シリンダブロックの下側部分に固定されたオイルパンとを備えている。オイルパンは、エンジン４０の種々の部分に潤滑油として供給されるとともに、ＶＣＴ４３に液圧制御流体としても供給されるオイルを貯留している。
【００７８】
シリンダブロックは、それぞれ燃焼室５０ａを有する複数のシリンダ５０を備えている（図３ではそのうちの一つのみ図示）。クランクシャフト４５は、シリンダブロックおよびベアリングキャップ（図示せず）に回転可能に支持されている。
【００７９】
各シリンダ５０は、ピストン５１を内部に有しており、ピストン５１は、コネクティングロッド５２を介してクランクシャフト４５に連結されている。燃焼室５０ａ内のエアおよび燃料の混合物の燃焼にしたがって、ピストン５１は、上下方向に往復動し、これにより、クランクシャフト４５が回転する。
【００８０】
シリンダヘッドは、各シリンダ５０に対応して、複数のインテークバルブ５３およびエグゾーストバルブ５４を有している。さらに、シリンダヘッドには、それぞれ燃焼室５０ａと連絡するインテークポートおよびエグゾーストポート（図示せず）が設けられている。
【００８１】
図示していないが、各インテークポートはインテーク通路に接続されており、各エグゾーストポートはエグゾースト通路に接続されている。インテーク通路内に設けられたスロットルバルブ（図示せず）が、インテーク通路を通ってインテークポートから燃焼室５０ａに導入される導入エアの量を調整する。
【００８２】
クランクシャフト４５の前端部（図３の左端部）には、クランクプーリ３９が取り付けられており、カムシャフト４１，４２の前端部には、カムプーリ６０，６８が取り付けられている。クランクプーリ３９およびカムプーリ６０，６８には、タイミングベルト３７が巻き掛けられている。
【００８３】
これにより、トルクが、クランクシャフト４５からクランクプーリ３９およびタイミングベルト３７を介してカムスプロケット６０，６８に伝えられるようになっている。カムスプロケット６０，６８に伝達されるトルクは、さらにカムシャフト４１，４２に伝達される。
【００８４】
インテークカムシャフト４１およびエグゾーストカムシャフト４２は、複数対のカム５７，５８をそれぞれ有している。各対を構成するカム５７，５８は、インテークカムシャフト４１またはエグゾーストカムシャフト４２に沿って軸方向に所定の距離だけ互いに隔てられている。
【００８５】
カム５７，５８は、カムシャフト４１，４２の回転にしたがってインテークバルブ５３およびエグゾーストバルブ５４を往復動させている。インテークバルブ５３およびエグゾーストバルブ５４は、カム５７，５８の往復動にしたがって、インテークポートおよびエグゾーストポートを開閉している。
【００８６】
異なるエンジン速度において、クランクシャフトおよびカムシャフトは、異なる速度で回転する。クランクシャフトおよびカムシャフトにそれぞれ取り付けられたセンサホイールは、異なる速度でシャフトとともに回転する。
【００８７】
一例では、図１に示したように、カムシャフト測定パルスセンサ２２ａおよびクランクシャフト測定パルスセンサ２４ａは、カムシャフトパルスホイール２２およびクランクシャフトパルスホイール２４の構造および回転に基づいて検出パルスを発生する。理解されるように、エンジン低速回転時には、一定の時間間隔たとえば一周期の間に発生するパルスは少ない。
【００８８】
周期は、図３に示したようなクランクシャフトと係合する一つまたはそれ以上のカムシャフトを備えたクランクパルスおよびカムパルス間の関係を描くための任意の適切な時間間隔である。その一方、エンジン高速回転時には、一定の時間間隔の間に発生するパルスは多い。
【００８９】
一般に、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）またはＶＣＴコントローラのようなコントローラは、一定の時間間隔のような所定時間において最適な数のパルス情報が必要とされるように設計されて配置されている。
【００９０】
言い換えれば、エンジン低速回転時には、コントローラは、センサが提供するよりももっと多くの情報を必要とし、あるいは、センサは、コントローラが要求するほぼ十分な情報を提供する。これは、センサホイールが低速で回転しているからである。
【００９１】
ところが、エンジン高速回転時には、センサホイールは、高速で回転している。このため、センサは、コントローラによって要求されるよりも多くの検出情報を提供する。理解されるように、エンジン高速回転時には、ＶＣＴシステムにとって必要とされない情報を処理するためにコントローラによって費やされる不必要な処理時間が含まれているという欠点がある。
【００９２】
その一方、エンジン低速回転時には、適切なコントローラの処理のための十分な情報は、センサによって生じていない。本発明は、このような二者択一のジレンマと折り合いをつけるための一組の方法を提供する。言い換えれば、本発明は、最適な量の情報がコントローラに提供されるように、コントローラに対してほぼ十分な情報を提供するための少なくとも一つの方法を提供する。
【００９３】
ここでいう情報は、内燃機関のカムシャフトおよびクランクシャフトのような互いに駆動連結された少なくとも２本のシャフトの上のパルスホイールによって発生するような情報として定義されている。
【００９４】
最適な量の情報は、エンジンタイミングチェーンのような適切な手段によって互いに駆動連結された少なくとも２本のシャフトの上のパルスホイールによって発生する情報から選択された量の情報として定義されている。
【００９５】
本発明は、割込みスイッチングを提供する。これは、埋設型の一組のマイクロプロセッサのようなコントローラに送出される情報頻度をアップデートするための適応性ある手段であり、それによって、コントローラを効率的に運転させる。
【００９６】
大抵のマイクロプロセッサは、タイマー基準の割込みを、上昇（つまり立ち上がり）パルスエッジ部で、下降（つまり立ち下り）パルスエッジ部で、またはこれら双方のエッジ部で起こしたいのかをユーザーが特定できる能力を有している。
【００９７】
本発明は、エンジン低速回転時により多くのパルスを受け取ることができ、その一方、エンジン高速運転時には一組の選択可能なパルスの間でより少ないパルスを受け取ることができるように、マイクロプロセッサの構成を切り換えるための方法および装置を提供する。パルスエッジ部は、パルスホイールによって励起されるセンサから発生したパルスのような電気的パルス列に関連したパルスとして定義されている。
【００９８】
本発明は、「負」領域と等しいように大きな「正」領域を有する歯を備えたパルスホイールを利用している。このような等しい領域の選択は、単なる便宜上の理由によるということが注目される。本発明は、正領域および負領域間で大きさの異なる領域をも意図している。
【００９９】
図４には、第１歯ホイール７０および第２歯ホイール７２が提供されている。第１歯ホイール７０は、カムシャフトに固定されるとともに、図１のセンサ２２ａのようなカムセンサに関連したパルスホイールである。同様に、第２歯ホイール７２は、クランクシャフトに固定されるとともに、図１のセンサ２４ａのようなクランクセンサに関連したパルスホイールである。
【０１００】
上述したように、我々は、最も簡単な計算が必要とされる、具体化された状況に言及している。したがって、図面に示されているように、例示は、５０％のパルス期間を「正」としかつ５０％のパルス期間を「負」とする第１歯ホイール７０を選択している。
【０１０１】
理解されるように、第１歯ホイール７０は、突出部（つまり正の領域）が非突出部（つまり負の領域）と円周方向において等しくなっている均等配置の４枚の歯を有している。すなわち、第１歯ホイール７０の円周部分にまたがる円弧７４は、第１歯ホイール７０の円周部分にまたがる円弧７６と等しくなっている。
【０１０２】
同様に、第２歯ホイール７２についても、図示のように、５０％のパルス期間を「正」としかつ５０％のパルス期間を「負」とすることが選択されている。理解されるように、第２歯ホイール７２は、突出部（つまり正の領域）が非突出部（つまり負の領域）と円周方向において等しくなっている均等配置の２枚の歯を有している。すなわち、第２歯ホイール７２の円周部分にまたがる円弧７８は、第２歯ホイール７２の円周部分にまたがる円弧８０と等しくなっている。
【０１０３】
第１歯ホイール７０は、カムシャフトに固定されたパルスホイールであり、第２歯ホイール７２は、クランクシャフトに固定されたパルスホイールである。クランクシャフトおよびカムシャフトは、図示しないチェーンのような駆動係合手段を介して関連しつつ互いに駆動連結されている。
【０１０４】
なお、本発明においては、「正」および「負」の領域の配置は必ずしも均等である必要はなく、歯の間隔はパルスホイールの周囲に必ずしも均等に配置されている必要はない、ということが意図されている。上記例においてパルスホイール上で略均等な「正」および「負」の間隔を達成しようとする理由は、コントローラにデータを供給するためにより均等間隔のアップデートが達成されるという点で重要である。
【０１０５】
歯の正負のエッジ部がかなり接近している状況下では、あまり多くの利点は得られない。というのは、この場合、２つのアップデートが非常に接近しているので、コントローラには一つのアップデートのように見えるからである。
【０１０６】
均等配置および均等間隔（５０％＋５０％）の４枚歯のパルスホイール７０の場合について検証してみよう。低速回転時には、パルスホイールの立ち上がりエッジ部および立ち下がりエッジ部の双方の情報がコントローラに不必要な負担をかけることなく、コントローラによって受け取られて用いられ得るので、コントローラは、パルスホイールの立ち上がりエッジ部および立ち下がりエッジ部の双方において励起する（トリガーされる）ようにセットされる。
【０１０７】
４枚歯のホイール７０の例では、８アップデート/回転がコントローラに提供される。一定の周波数で駆動されるプロセッサ内で論理回路を用いている場合、このことは、改良されたクローズドループ制御に対して、より高頻度のアップデートを提供するだろう。回転速度が上昇すると、それに比例してアップデート速度が上昇し、その結果、コントローラは、かなり高頻度のアップデートを獲得し始める。
【０１０８】
これは、大抵の場合、プロセッサが要求するものより多く、実際には、コントローラに関連したコンピュータプログラム製品の能力の限界を超えるかもしれない。また、このようなアップデートを取り扱うために、コントローラが非常に多くの時間を必要とする。
【０１０９】
したがって、本発明は、立ち下がりエッジ部（または立ち上がりエッジ部）においてのみコントローラを励起（トリガー）するように切り換えるための方法およびこれに関連した装置を提供し、これによって、１回転毎のアップデート回数を半分に減少させようとしている。その結果、我々が実証した例では、わずか４回のアップデートがプロセッサによって受け取られている。
【０１１０】
図５に示すように、双方のエッジ部でのトリガーから立ち下がりエッジ部のみでのトリガーへのトリガー移行が発生する閾値においては、精度を維持するためにコントローラの計算に対する任意の必要な調整がなされてもよい。同図において、ｘ軸はエンジン速度を表し、ｙ軸は、コントローラがセンサから選択的な情報を受け取る割込み回数を表している。
【０１１１】
ポイント８２の近傍では、コントローラが検出情報を受け取るために、わずか２回の割込みが発生している。２回の割込みおよび４回の割込みの間で不適切な切替えが発生するのを防止するために十分なマージンが設けられるように、ヒステリシスバンド８４がポイント８２の近辺に設けられている。たとえば、ポイント８２は、１５００ｒｐｍでのエンジン速度を表しており、２００ｒｐｍの割込み切換え（スイッチング）ヒステリシスバンドが設けられている。
【０１１２】
ラインセグメント８８は、１クランク回転につきコントローラが受け取る４回の割込みを示しており、ラインセグメント８６は、１クランク回転につきコントローラが受け取る２回の割込みを示している。理解されるように、本発明は、或る速度範囲（ｒｐｍ）を有するタイプのエンジンについて一つ以上のヒステリシスバンドを使用することを意図している。
【０１１３】
本発明は、コントローラに対する、必要とされないすべての適切な割込みの完全な停止（つまり非選択）を許容する割込みスイッチングを提供する。エンジン高速運転時には、立ち下がりエッジ部のみで作動することにより、たとえば検出情報の立ち上がりエッジ部の入力信号がコントローラに入力されることなく、十分な情報がコントローラに提供され得る。
【０１１４】
言い換えれば、入力信号の立ち上がりエッジ部は、コントローラが取り扱うプログラム製品の実行を妨げるのに用いられない。このため、コントローラによる実行およびタイミングが重要な状況においては、割込みスイッチングが、コントローラ内部における効率のみならず測定の動的範囲を提供し得る。
【０１１５】
一例では、埋設型ＶＣＴ制御システムにおいて、カムシャフト上に４枚歯のパルスホイールが選択され、クランクシャフト上に２枚歯のパルスホイールが選択されている。双方のパルスホイールは、５０％間隔の「正」および「負」の歯領域を有しており、歯は、パルスホイールの周囲に均等間隔で配置されている（図４参照）。
【０１１６】
エンジン内のカムシャフトはクランクシャフトの１/２の回転速度で回転するので、クランクシャフトおよびカムシャフト間のパルス頻度を等しくするために、カムシャフトパルスホイール上には２倍の数の歯が用いられる。位相測定方法の詳細については、米国特許第 5,184,578号および米国特許第 5,289,805号を参照のこと。これらの米国特許は、いずれも引用することによって本明細書中に含まれている。
【０１１７】
エンジン低速回転時には、コントローラは、１クランク回転につき４回のアップデートを提供するように、立ち上がりエッジ部および立ち下がりエッジ部の双方において割込みを開始する（トリガーする）ように設定されている。
【０１１８】
所定の速度閾値を超えると、コントローラは、１クランク回転につき２回のアップデートを提供するように、立ち下がりエッジ部においてのみトリガーするように切り換えられる。なお、速度閾値においては、位相計算は、異なるアップデート速度を反映するように、わずかに変更されている。
【０１１９】
コントローラは、或る歯ホイールがコントローラによって完全に無視されるように、さらに変更されまたは改良されている。言い換えれば、少なくとも一つの歯が完全に無視されまたは飛ばされていてもよい。歯飛びは、適切なアップデート速度に必要な枚数の歯よりも多くの歯を有するパルスホイールの使用を含むものとして定義されており、それによって、少なくとも１枚の歯が飛ばされており、使用されていない。
【０１２０】
一例は、センサによって検出されるように配置されるとともに、あらゆる歯での割込みに対応するように配置された８枚歯のホイールを有することであろう。なお、埋設側プロセッサのようなコントローラのプログラム製品内では、最適なコントローラシステムには十分であるところの一つおきの歯からの時間情報のみを使用することは有利である。それによって、実際にはホイール上に８枚歯が存在しているものの、効率的に４枚歯のホイールがコントローラに認識されることになる。
【０１２１】
上述のことは、図６に示されており、同図には、８枚歯のパルスホイール９０が示されている。ホイール９０上の歯の枚数は、１〜９の数字で表されている。理解されるように、もし一つおきに歯が飛ばされれば、番号１，３，５，７の歯のみがセンサ９２によって検出されるようにコントローラから命令される。
【０１２２】
さらに、本発明による方法の頑強さ（robustness）を向上させるために、１回転につき１回のつまり一つのインデックス歯（追加された歯または欠けた歯のいずれかの形態を有する）を追加することが望ましい。というのは、これにより、新たな回転がいつスタートしたのかを追跡することが可能になるからである。このようにして、正規の歯を飛ばしていることを周期的に確認するための機会が与えられることになる。
【０１２３】
このことは、図７Ａおよび図７Ｂを参照することによって示されている。図７Ａには、追加された歯 1+ つまり９番目の歯を有する８＋１枚歯のホイール９４が示されている。図７Ｂには、図７Ａにおける６番目の歯の部分 1- が取り除かれた８−１枚歯のホイール９６が示されている。
【０１２４】
本発明は、歯飛びおよび割込みスイッチングを全体に組み入れており、これにより、適切なタイプのセンサによって検出され得る特性を有する２つの回転係合部材を備えたシステムを制御するのに、コントローラが最適な状態を獲得するのを可能にしている。
【０１２５】
割込みスイッチング（Interrupt Switching）と同様に、本発明による歯飛び法は、低速回転時にアップデート回数を増加させるとともに、高速回転時にアップデート回数を減少させるように用いることができる。このことは有益である。というのは、最も正確な計算がなされるように、アップデート頻度がコントローラの限界と適合し得るからである。
【０１２６】
また、ＶＣＴシステムに関してカウントしようと意図している歯よりも多くの歯を備えたパルスホイールを用いることによって、歯をカウントするための種々のやり方を試す融通性が提供される。たとえば２４枚歯のホイールを用いることによって、１回転につき１，２，３，４，６，８，１２または２４の歯をカウントすることができる。これらの組合せはすべて２４を均等に分割している。
【０１２７】
カウントされる歯の枚数を変えることによって、回転システムを測定する動的範囲が拡張される。というのは、任意の異なる速度の近傍において選択された歯の間の間隔が最適化され得るという点で、プロセッサ内の限度が常時最適化されるからである。
【０１２８】
理解されるように、インデックス歯の使用は歯飛び法の助けとなり得る。というのは、歯飛び法は、マイクロコントローラに入る外部からの割込みを停止させる能力を提供しないと考えられているからである。
【０１２９】
歯飛びは、あらゆる場合において、マイクロコントローラへの割込みをトリガーするが、外部からのパルスがいつ発生したのかを認識するための割込みハンドラーを必要とし、そのような情報を廃棄する必要がある。逆に言えば、必要とされる歯がいつ発生するのかを認識し、それを適切に用いる必要がある。
【０１３０】
したがって、インデックス歯を有することの利点をここで見出すことができる。というのは、インデックス歯は、マイクロコントローラが正規の歯を見捨てているということを確認するのに用いられ得るからである。もし同期の問題が発生して、マイクロコントローラが間違った歯をカウントすれば、計算中にエラーが発生する。
【０１３１】
さらに、本発明による歯飛び法は、回転システムの動的範囲を測定するための向上した適応性を提供する。マイクロコントローラに対する余分な割込みに関与していない場合には、歯飛びは開発業務には有用である。すなわち、我々は、ホイール上で異なる組の歯を選択することによって、システムを実験することができる。
【０１３２】
たとえば、８枚歯ホイールを備えたエンジンがあって、４枚歯を備えたシステムの性能を評価したい場合、我々は、ホイール上の歯を交互に飛ばすことができ、これにより、コントローラは、システムが実際に４枚歯のホイールを備えているかのように機能する。
【０１３３】
さらに、割込みスイッチングのハードウエアもまた、同じ例についてここで適用可能である。すなわち、８つのエッジ部を有する４枚歯ホイールが、試験目的のために、わずか４つのエッジ部に切り換えられる。
【０１３４】
可変カムタイミングのための埋設型制御システムに適用された例においては、クランクシャフトに３６枚歯ホイールが用いられ、各カムシャフトに８枚歯のホイールが用いられる。クランクシャフトホイールには、１回転につき１回のインデックスマークを提供するために、欠けた歯も設けられている。
【０１３５】
３６枚歯のクランクシャフトパルスホイールに対して、我々は、クランク１回転につき４パルスを効率的に得るために、歯飛び技術を用いた。我々は、歯１枚をカウントし、次に、続く８枚の歯を飛ばし、これを繰り返した。
【０１３６】
これにより、１回転につき４回の正のカウントが得られた。我々は、カムシャフト上の歯は１枚も飛ばさなかった。位相測定方法の詳細については、米国特許第 5,184,578号および米国特許第 5,289,805号を参照のこと。
【０１３７】
本発明による方法は、クランクシャフト上に４枚歯およびカムシャフト上に８枚歯という我々にとって所望の構成を提供する。最近の開発において、我々は、１回転につきわずか２枚の歯をカウントすることができた。これにより、より遅い速度でアップデートすることができる。
【０１３８】
このような思想を用いることの利点の一つは、パルスホイールやハードウエアを変えることなく、異なる組合せに取り組むことができる点であり、歯の異なる組合せをカウントするために、コンピュータプログラム製品を機械に適用するのに適した異なる方法に取り組むだけである。
【０１３９】
図８は、コンピュータ製品において実行されるのに適した方法を表したフローチャート１００を示している。同図のステップ１０２において、まず、第１の回転部材を提供する。ステップ１０４では、第１の回転部材に適切に駆動係合する第２の回転部材を提供する。ステップ１０６では、第１および第２の回転部材の円周に沿って特性の変化をそれぞれ検出するように配置された一組のセンサを提供する。
【０１４０】
ステップ１０８では、センサによって検出された情報を受け取るためのコントローラを提供する。次に、ステップ１１０において、回転部材の回転速度に関する決定がなされる。ステップ１１０で決定される回転速度に応じて、プログラムは、ステップ１１２，１１４，１１６のいずれかに移行する。
【０１４１】
ステップ１１２では、すべての検出情報が選択され、ステップ１１４では、少なくとも２種類の検出情報が選択され、ステップ１１６では、一種類のみの検出情報が選択される。このように、本発明による方法は、検出情報の選択的な使用法を提供しており、これにより、異なる回転速度において異なる量の検出情報が用いられる。
【０１４２】
図９は、本発明の好ましい実施例を別の観点から記述したフローチャート２００を示している。この場合には、まず、同図のステップＳ２０２において、第１の回転部材の第１の複数の歯を検出して第１の信号を発生する。次に、ステップＳ２０４において、第２の回転部材の第２の複数の歯を検出して第２の信号を発生する。次に、ステップＳ２０６において、第１、第２の信号を検出情報としてコントローラに送出する。
【０１４３】
次に、ステップＳ２０８では、第１、第２の回転部材の回転速度を決定し、ステップＳ２１０では、第１、第２の回転部材間の位相差を生成し、一定の位相測定値と比較して、位相差を変更する。次に、ステップＳ２１２では、回転速度が閾値に到達したか否かを判断する。
【０１４４】
回転速度が閾値に到達すれば、ステップＳ２１４またはステップＳ２１６のいずれかに移行する。ステップＳ２１４では、第１および第２の歯の前側または後側縁部のいずれかについて第１または第２の信号を検出情報として選択する。ステップＳ２１６では、第１および第２の複数の歯のうちの少なくとも一つの歯について、第１および第２の信号が検出情報として選択されている。
【０１４５】
本実施例の特徴部分においては、それぞれ実質的な周辺ポイントを有している複数のポイントは、回転速度範囲のような周辺領域を限定している。回転速度範囲は、一組のエンジン速度である。したがって、回転部材の回転速度の決定に基づき、検出情報をコントローラに送って情報のどの部分が用いられるかをコントローラに決定させることによって、あるいは、コントローラは要求されない情報を処理する必要がないので、コントローラに送出される情報の一部のみを選択することによって、情報を最適に用いるための種々のアプローチがなされ得る。
【０１４６】
それぞれの回転速度に基づいて第１または第２の回転部材の円周上の特性のいくつかを選択的に使用することは、コントローラに対して最適な量の情報を処理させることになる。たとえば、中速回転時には、コントローラは、可能な検出情報のすべてを用いるのでもなく、また一種類のみの情報を用いるのでもないので、検出情報のうちのいくつかの情報のみを使用する。情報は、センサホイールの立ち上がりエッジ部または立ち下がりエッジ部、あるいはセンサホイールの歯のいくつかを飛ばす歯飛びのような回転部材の特性のいくつかを表している。
【０１４７】
本発明の他の特徴部分においては、検出情報を選択的に使用することが、第１または第２の回転部材の円周上のすべての特性を表すすべての情報の選択を含んでいてもよい。たとえば、エンジン低速回転時には、コントローラは、センサによって検出され得る利用可能なすべての情報を必要とする。
【０１４８】
本発明のさらに他の特徴部分においては、検出情報を選択的に使用することが、第１または第２の回転部材の円周上の特性の一つを表す情報のみの選択を含んでいてもよい。すなわち、この場合には、第１または第２の回転部材の円周上の特性の少なくとも一つを選択することが、回転速度の高い場合に用いられる。
【０１４９】
上述したように、インデックスマークの使用は、本発明の改良された性能のために必要である。したがって、第１の回転部材の円周に第１のインデックスポイントを設けるとともに、第２の回転部材の円周に第２のインデックスポイントを設けることによって、コントローラは、コントローラが認識する歯が現実の世界で実際にその歯であるのかどうかを決定するというような正しい作動を決定するのに
より良好なまたは力強い処理を有するように配置される。
【０１５０】
なお、コントローラは、検出情報のすべてを必要とするわけではない。このため、もし不必要な情報がコントローラに提供されれば、最適な状態は得られない。たとえば、どの情報が必要でどの情報が必要でないのかを決定するのに、コントローラが多くの時間を無駄に費やすことになる。
【０１５１】
したがって、本発明は、回転部材の種々の回転時に必要とされる情報のみをコントローラに提供するように意図している。このことは、コントローラが必要とする検出情報のみをコントローラに提供するために、第２の低速用コントローラを含んでいてもよい。
【０１５２】
あるいは、コントローラは、種々の回転速度において、種々の情報の組を受け取るようにプログラムされていてもよい。すなわち、コントローラに関連してコンピュータプログラム製品のみを変えることによって、関連するハードウエアの変更は必要とされない。
【０１５３】
本発明の一実施例は、コンピュータシステムとともに使用されるプログラム製品として実行されている。プログラム製品のプログラムは、実施例の機能を限定しており、種々の信号保持媒体に含まれ得る。
【０１５４】
具体的な信号保持媒体は、以下のものを含むが、これらには限定されない。（ｉ）ＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭなどのようなプログラム可能な装置に永久に格納された情報。(ii)書込不可の記憶媒体に永久に格納された情報（例：ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスクのようなコンピュータ内のリードオンリーメモリ装置）。(iii) 書き込み可能な記憶媒体に格納された変更可能な情報（例：ハードディスクまたはディスケットドライブ内のフレキシブルディスク）。(iv)ワイヤレス通信を含むコンピュータネットワークまたは電話回線ネットワーク、あるいは自動車の車載コントローラのような通信手段によってコンピュータに伝達される情報。
【０１５５】
いくつかの実施例は、とくに、インターネットおよびその他のネットワークからダウンロードされた情報を含んでいる。上記信号保持媒体は、本発明の機能を導く、コンピュータにより読み取り可能な指令を含んでいるとき、本発明の実施例を表している。
【０１５６】
一般に、本発明の実施例を実施するように実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部として、あるいは特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、モジュール、オブジェクトまたは一連の指令として実施されようがされまいが、ここでは、「プログラム」と呼称される。
【０１５７】
コンピュータプログラムは、典型的には、機械が読み取り可能なフォーマットに、したがって実行可能な命令に変換される多数の命令から構成されている。またプログラムは、プログラムに局所的に存在するか、あるいは、メモリまたは記憶装置に見出される変数およびデータ構造から構成されている。
【０１５８】
なお、ここで記述される種々のプログラムは、本発明の特定の実施例において実施されるアプリケーションに基づいて確認される。その一方、任意の特定のプログラム用語が単に便宜上用いられており、したがって、本発明が、このような用語によって認定されまたは示唆される任意の特定のアプリケーションのみへの使用に限定されるべきではないということが理解されるべきである。
【０１５９】
以下の記述は、本発明に関連する用語および概念である。
上記流体が作動流体であるということが注目されるべきである。作動流体は、ベーン位相器内でベーンを移動させる流体のことである。典型的には、作動流体はエンジンオイルを含んでいるが、これとは別個の作動流体であり得る。
【０１６０】
本発明のＶＣＴシステムは、カムトルク駆動（ＣＴＡ）型ＶＣＴシステムである。このＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのに、エンジンバルブを開閉させる力によって生じるカムシャフト内のトルク逆転現象を使用している。
【０１６１】
ＣＴＡシステム内の制御バルブは、アドバンスチャンバからリタードチャンバへの流体の流れを許容してベーンの移動を許容しており、または流体の流れを停止させてベーンを所定位置にロックしている。
【０１６２】
ＣＴＡ位相器はまた、漏れによる損失を補填するためにオイル導入口を有しているが、位相器を移動させるのにエンジンオイル圧を使用してはいない。ベーンは、チャンバ内に収容されるとともに、作動流体が作用する半径方向の部材である。ベーン位相器は、チャンバ内で移動するベーンによって駆動される位相器である。
【０１６３】
エンジンには、一つまたはそれ以上のカムシャフトがある。カムシャフトは、ベルト、チェーン、ギヤまたは他のカムシャフトにより駆動される。カムシャフト上には、バルブを押圧するローブが設けられている。
【０１６４】
多数本のカムシャフトを有するエンジンにおいては、多くの場合、エグゾーストバルブ用に１本のシャフトが設けられ、インテークバルブ用に１本のシャフトが設けられている。Ｖ型エンジンは、通常、各バンクに１本ずつ２本のカムシャフトを有しているか、または各バンクにインテークバルブ用およびエグゾーストバルブ用の４本のカムシャフトを有している。
【０１６５】
チャンバは、ベーンが回転する空間領域として定義されている。チャンバは、クランクシャフトに対してバルブを先に開放させるアドバンスチャンバと、クランクシャフトに対してバルブを後で開放させるリタードチャンバとに分割されている。チェックバルブは、ただ一方向のみの流体の流れを許容するバルブとして定義されている。
【０１６６】
クローズドループは、一つの特性を他の特性に反応させて変化させるとともに、その変化が正しくなされたかどうかチェックして、所望の結果が得られるように作用を調整する制御システムとして定義されている。
【０１６７】
たとえば、ＥＣＵからの命令に反応して位相器位置を変化させるようにバルブを移動させ、実際の位相器位置をチェックして、バルブを再度正規の位置に移動させる。制御バルブは、位相器への流体の流れを制御するバルブである。制御バルブは、ＣＴＡシステム内の位相器内部に存在している。制御バルブは、油圧またはソレノイドによって駆動される。
【０１６８】
クランクシャフトは、ピストンからの動力により、トランスミッションおよびカムシャフトを駆動する。スプールバルブは、スプール型の制御バルブとして定義されている。典型的には、スプールは穴内に配置されて、一方の通路を他方の通路に連絡している。スプールは、多くの場合、位相器のロータの中心軸に配置されている。
【０１６９】
差圧制御システム（ＤＰＣＳ）は、スプールの各端部への作動流体圧を使用して、スプールバルブを移動させるシステムである。スプールの一端は他端よりも大きくなっており、一端に作用する流体は通常は油圧制御のＰＷＭバルブによって制御され、全供給圧はスプールの他端に供給されており、これにより、差圧が生じている。バルブ制御ユニット（ＶＣＵ： valve control unit)は、ＶＣＴシステムを制御するための制御回路である。典型的には、ＶＣＵは、ＥＣＵからの命令に反応して作動する。
【０１７０】
ドリブンシャフトは、ＶＣＴ内において動力を受ける任意のシャフトであり、多くの場合、カムシャフトである。ドライブシャフトは、ＶＣＴ内において動力を供給する任意のシャフトであり、大抵の場合はクランクシャフトであるが、一方のカムシャフトに対する他方の駆動カムシャフトの場合もある。
【０１７１】
ＥＣＵは、車載コンピュータであるエンジン制御ユニットである。エンジンオイルは、エンジンを潤滑するのに使用されるオイルであり、制御バルブを介して位相器を駆動するのに圧力を作用させている。
【０１７２】
ハウジングは、チャンバを備えた位相器の外側部分として定義されている。ハウジングの外側部分は、タイミングベルト用のプーリ、タイミングチェーン用のスプロケットまたはタイミングギヤ用のギヤである。流体は、ブレーキオイルやパワーステアリングオイルと同様に、液圧シリンダに使用される任意のオイルである。
【０１７３】
流体は、必ずしもエンジンオイルと同じでなくてもよい。典型的には、本発明は作動流体を使用している。ロックピンは、位相器を所定位置にロックするように配置されている。ロックピンは、エンジン始動時や停止時のように、油圧が低すぎて位相器を保持できない場合に通常用いられる。
【０１７４】
油圧駆動（ＯＰＡ： oil pressure actuated）型のＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのにエンジンオイル圧をベーンの一方の側または他方の側に作用させる一般的な位相器を使用している。
【０１７５】
オープンループは、作用を確認するためのフィードバックを行うことなく、一つの特性を他方の特性に反応して変化させる（たとえば、ＥＣＵからの命令信号に反応してバルブを移動させる）制御システム内で用いられている。
【０１７６】
位相は、カムシャフトおよびクランクシャフト間（または、位相器が他方のカムによって駆動される場合にはカムシャフト間）の相対的角度位置として定義されている。位相器は、カムに据え付けられる全体の部分として定義されている。
【０１７７】
位相器は、典型的には、ロータおよびハウジング、さらにはスプールバルブおよびチェックバルブから構成されている。ピストン位相器は、内燃機関のシリンダ内のピストンによって駆動される位相器である。ロータは、カムシャフトに装着された、位相器の内側部分である。
【０１７８】
パルス幅変調（ＰＷＭ： pulse-width modulation)は、電圧または流体圧のオン・オフパルスのタイミングを変化させることによって、変化する力または圧力を供給している。ソレノイドは、機械式アームを移動させるのにコイル内を流れる電流を使用する電気式アクチュエータである。
【０１７９】
可変力ソレノイド（ＶＦＳ： variable force solenoid) は、通常は供給電流のＰＷＭによってその駆動力が変化し得るソレノイドである。ＶＦＳは、オン・オフソレノイドに対向している。
【０１８０】
スプロケットは、エンジンタイミングチェーンのようなチェーンとともに使用される部材である。タイミングとは、ピストンが或る限定位置（通常は上死点（ＴＤＣ））に達する時間と他の事象が起こる時間との間の関係として定義される。たとえば、ＶＣＴまたはＶＶＴシステムにおいては、タイミングは通常、バルブが開閉するときに関係している。点火時刻は、点火プラグが点火するときに関係している。
【０１８１】
トーション・アシスト（ＴＡ）位相器またはトルク・アシスト位相器は、ＯＰＡ位相器の変形例であって、オイル供給ラインにチェックバルブを付加しており（つまり、単一のチェックバルブの実施態様）、または各チャンバへの供給ラインにチェックバルブを付加している（つまり、二つのチェックバルブの実施態様）。
【０１８２】
チェックバルブは、トルク逆転現象による油圧パルスが油圧システム内に伝搬するのを阻止するとともに、ベーンがトルク逆転により後退するのを停止させる。ＴＡシステムにおいては、前方へのトルク効果によるベーンの動きが許容されている。このため、トーション・アシストという表現が用いられている。ベーンの動きのグラフは階段状である。
【０１８３】
ＶＣＴシステムは、位相器、制御バルブ、制御バルブアクチュエータおよび制御回路を有している。可変カムタイミング（ＶＣＴ）は、エンジンのインテークバルブおよび（または）エグゾーストバルブを駆動する一つまたはそれ以上のカムシャフト間の角度関係（位相）を制御しまたは変化させるための方法であって物ではない。角度関係はまた、クランクシャフトがピストンに連結されているところのカムおよびクランクシャフト間の位相関係を含んでいる。
【０１８４】
可変バルブタイミング（ＶＶＴ： variable valve timing）は、バルブタイミングを変化させる任意の方法である。ＶＶＴはＶＣＴに関連している。ＶＶＴは、カムの形状を変えることによって、あるいは、カムに対するカムローブの関係、カムまたはバルブに対するバルブアクチュエータの関係を変えることによって、達成される。
【０１８５】
またＶＶＴは、電気式または液圧式アクチュエータを使用してバルブを個々に制御することによって、達成される。言い換えれば、すべてのＶＣＴはＶＶＴであるが、ＶＶＴがすべてＶＣＴであるというわけではない。
【０１８６】
本明細書中で記述された本発明の実施例は、本発明の原理を採用した単なる例示にすぎないということが理解されるべきである。図示された実施例の詳細に本明細書中で言及することは、特許請求の範囲を限定する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】ＶＣＴ制御システムのためのフィードバックループを示している。
【図２】図１における制御法則の一実施例を示している。
【図３】４バルブエンジンに設置された可変カムタイミング（ＶＣＴ）装置の構造を概略的に示している。
【図４】一対の異なる歯ホイールを示している。
【図５】速度ポイントの辺りのヒステリシスバンドを示している。
【図６】本発明の歯ホイールを示している。
【図７Ａ】本発明の第１のインデックス歯を有する歯ホイールを示している。
【図７Ｂ】本発明の第２のインデックスである欠けた歯を有する歯ホイールを示している。
【図８】本発明の一実施例のフローチャートを示している。
【図９】本発明の好ましい実施例のフローチャートを示している。
【符号の説明】
【０１８８】
１０：  コントローラ
７０：  第１歯ホイール
７２：  第２歯ホイール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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